هاوكينگ و سياه‌چاله‌ها – قسمت اول
- 8 بهمن 1391
- 2 دیدگاه
هاوكينگ و سياه‌چاله‌ها
اولين طرح تحقيقاتي هاوكينگ درباره‌ي سياه‌چاله‌ها بود. اجسامي شگفت كه ««چاندراسخار»» آن‌را كاملترين اجسام «بزرگ‌مقياس جهان» ناميده و گفته بود:
– تنها عناصر به كاررفته در ساخت سياه‌چاله‌ها، مفاهيم فضا و زمان هستند. بدون توجه به اينكه آنها چقدر بزرگند.
يك سياه‌چاله مي‌تواند جرمي معادل 10 برابر جرم خورشيد و شعاعي تنها 10 تا 50 كيلومتر داشته باشد. اخترفيزيك‌دانان اكنون حدس مي‌زنند كه ميليون‌ها سياه‌چاله از اين نوع در كهكشان ما وجود دارد. سياه‌چاله‌هاي غول‌پيكري نيز در مركز كهكشان راه‌شيري و كهكشان‌هاي ديگر نيز وجود دارند كه برخي از آنها داراي قطري معادل قطر منظومه‌ي شمسي و جرمي معادل چند ميليارد برابر جرم‌هاي خورشيدي هستند. نظريه‌پردازان همچنين تصور مي‌كنند تعداد بسيار زيادي از سياه‌چاله‌هاي مينياتوري به اندازه يك اتم و جرم يك كوه در كيهان تجمع دارند.
سياه‌چاله‌ها علي‌رغم اين تنوع، جزء ساده‌ترين اجسام جهان‌اند. يك سياه‌چاله مي‌تواند به بزرگي منظومه‌ي شمسي يا كوچكي يك اتم يا هر اندازه‌اي در اين ميان باشد:
رفتار آن تنها به جرم و سرعت چرخشي (و بار الكتريكي كه در اين مورد عموماً كوچك است) بستگي دارد. گرچه آنها معمولاً بزرگ مقياس‌اند، اما به لحاظ فيزيكي به صورت ذرات بنيادي داراي جرم، اسپين و بار مشخصه‌بندي مي‌شوند. سياه‌چاله‌ها مانند سياره‌ها از صخره‌ها يا مانند ستاره‌ها از گازهاي داغ ساخته نشده‌اند. آنها به قول مارتين ريس، از مصالح خود فضا ساخته شده‌اند. اين سادگي بنيادي بود كه چاندراسخار را مجذوب خود ساخته بود.
نظريه‌ي سياه‌چاله تا اين مرحله از نظريه‌ي نسبيت عام نتيجه مي‌شود كه شدت گرانشي درون حفره را توصيف مي‌كند. نظريه بيان مي‌دارد كه ميدان گرانشي داخل حفره آن‌قدر قوي است كه هر چيز از جمله نور اگر از يك شعاع بحراني به نام ««افق رويداد»» به آن نزديك‌تر شود، داخل حفره افتاده و براي هميشه از دست مي‌رود. يك سفينه‌ي فضايي مي‌تواند با احتياط، درست بيرون افق رويداد گردش كند اما داخل سياه‌چاله، فضاي امني جهت كاوش نيست. يك فضانورد بي‌پروا كه از افق رويداد عبور مي‌كند هرگز قادر به گريز نخواهد بود و حتي نمي‌تواند مشاهدات خود را به بيرون مخابره كند چرا كه نور و همه‌ي انواع علامت‌هاي ديگر درون حفره محصور شده‌اند.
نسبيت عام همه چيز درباره‌ي سياه‌چاله‌ها را به جز وضعيت فيزيكي مركز آن بازگو مي‌كند. طبق نظريه‌ي نسبيت، نقطه‌اي به نام ««تكينگي»» وجود دارد كه چگالي و خمش فضازمان در آن‌جا بي‌نهايت است. فيزيك‌دانان نظري با بي‌نهايت‌ها بيگانه‌اند چرا كه اعداد درستي از آنها حاصل نشده و احتمالاً نقصي را در كاركردهاي نظريه آشكار مي‌سازند.
هاوكينگ و راجر پنروز (ياري‌دهنده‌ي چاندارسخار) كه گاهي اوقات همكار يكديگر بودند، مسئله‌ي تكينگي‌هاي سياه‌چاله را در طول دور‌ه‌اي از 1965 تا 1970 تعريف كردند. هاوكينگ و پنروز در كار تيمي موفق بودند. هاوكينگ شهود فيزيكي نافذي داشت، در حالي‌كه پنروز در رياضي نسبيت عام استاد بود. قابليتي كه هاوكينگ فاقد آن است. پنروز به عنوان يك راه‌حل براي مسئله، اصل ««سانسور كيهاني»» را پيشنهاد كرد:
تكينگي سياه‌چاله، سانسور مي‌شود. چرا‌كه تكينگي طبق توضيح هاوكينگ «محبوبانه‌ي پنهان» است. رويت تكينگي‌هاي سانسور نشده ««عريان»» براي ناظران بيروني از طريق افق رويداد قدغن شده است.
هاوكينگ، پنروز و ديگران، نظريه‌ي سياه‌چاله‌ها را در دهه‌ي 1960 ارائه كردند، پيش از اينكه هيچ‌گونه مشاهداتي در مورد وجود آنها گزارش شود. آن‌گاه در اوايل دهه‌ي 1970 اين فرض مطرح شد كه يك شي‌ء گسيل‌كننده پرتو X به نام سيگنوس X-1، واقع در صورت فلكي سيگنوس، سياه‌چاله‌اي جفت شده با يك ستاره‌ي پرجرم است. به نظر مي‌آمد كه سياه‌چاله، گاز ستاره را جذب كرده و آن را تا مرحله‌ي گسيل پرتوهاي X گرم مي‌كند. (هنگامي‌كه گاز وارد ميدان گرانشي شديد سياه‌چاله‌ها مي‌شود، انرژي گرانشي خود را از دست داده و هم‌زمان گرم‌تر مي‌شود به اين معنا كه انرژي گرمايي به دست مي‌آورد.
ادامه دارد …
منبع: كتاب فيزيك‌دانان بزرگ، اثر ويليام اچ.كراپر، ترجمه‌ي محمدعلي جعفري
(21 نفر , میانگین : 4,52 از 5)
👏🏻
سلام
اول از سایت فوق الغاده خوبتون تشکر میکنم و ازتون میخواهم که همیشه به این کار ادامه بدید
بعد توی مقالاتتون بهتره که اسم های انگلیسی اصطلاحات مهم آورده شود
مثلا “تکینگی” …
من کلی تلاش کردم که بفهمم که چطوری خونده میشه ولی اگر کنارش داخل پرانتز مینوستید Singularity بهتر بود
همچنین برای “افق رویداد” که فکر کنم واژه آن Horizon Edge باشه
بازم ممنون از زحماتتون